國審小麥品種漯麥18重要功能基因的KASP標(biāo)記檢測

袁謙 張鋒 張中州 甄士聰 望俊森 趙永濤 魯進(jìn)恒 范志業(yè)

摘要：為了深入了解漯麥18重要性狀的分子機(jī)制，采用競爭性等位基因特異性PCR（KASP）標(biāo)記檢測的方法對其重要功能基因進(jìn)行檢測，并分析了漯麥18含有的重要功能基因。結(jié)果表明，漯麥18含有1個(gè)矮稈基因型Rht-D1b、2個(gè)光周期不敏感早開花等位基因型Ppd-A1a和Ppd-B1a，具有較廣的適應(yīng)性;漯麥18籽粒較大，商品性好，品質(zhì)優(yōu)良，聚合了10個(gè)高粒質(zhì)量微效基因，同時(shí)高分子量麥谷蛋白亞基基因Glu-A1和Glu-D1等位基因型為1和5+10，含有1個(gè)籽粒硬度基因Pinb-D1b;漯麥18抗逆性強(qiáng)，聚合了抗穗發(fā)芽主效基因Vp-B1、PHS_646和微效基因 TaSdr-B1，同時(shí)抗旱能力突出，具有1-feh-w3、CWI-4A和CWI-5D等3個(gè)微效基因。以上信息為深入認(rèn)識(shí)漯麥18的特征性狀的分子機(jī)制提供了理論支持，對品種的進(jìn)一步應(yīng)用和未來小麥遺傳改良具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：漯麥18;適應(yīng)性;粒質(zhì)量;抗逆性;品質(zhì);KASP標(biāo)記檢測

中圖分類號(hào)： S512.103文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）24-0056-04

收稿日期：2021-04-04

基金項(xiàng)目：河南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)（編號(hào)：z2010-01-06）。

作者簡介：袁 謙（1987—），男，河南開封人，碩士，助理研究員，主要從事小麥育種研究。E-mail：524341502@qq.com。

通信作者：趙永濤，碩士，副研究員，主要從事小麥育種研究。E-mail：zhaoyt81@163.com。

漯麥18是漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院為了拓寬小麥遺傳基礎(chǔ)，聚合多生態(tài)區(qū)小麥優(yōu)良性狀選育而成的小麥新品種[1]。采用階梯雜交的方法聚合法國抗源材料Fr81-3的抗性，綿陽84-27的早熟性、大穗大粒等特點(diǎn)和寶豐7228的冠層結(jié)構(gòu)優(yōu)良、灌漿速度快等特點(diǎn)創(chuàng)制了小麥新種質(zhì)4336[2-3]。漯麥18以4336為母本、周麥16為父本進(jìn)一步拓寬廣適性遺傳基礎(chǔ)，將共同優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步鞏固和提高，具有根系活力強(qiáng)、冬季抗寒性好、耐后期高溫干旱、灌漿速度快、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)等特點(diǎn)[4]。

競爭性等位基因特異性PCR（kompetitive allele specific PCR，簡稱KASP）標(biāo)記檢測，即競爭性等位基因特異性PCR技術(shù)，是一種單核苷酸多態(tài)性（SNP）檢測方法，具有高通量、低成本、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)[5]，目前已經(jīng)逐漸被應(yīng)用于小麥功能基因檢測、解析品種特性以及分子標(biāo)記輔助育種工作。楊子博等采用KASP標(biāo)記檢測技術(shù)對江蘇淮北地區(qū)近年來育成品種的硬度基因型進(jìn)行了檢測分析，明確了該地區(qū)小麥品種籽粒性狀的基因型，為品種的品質(zhì)改良提供了參考[6];權(quán)有娟等采用KASP標(biāo)記檢測技術(shù)明確了青海和西藏小麥品種的光周期基因分布[7];伍玲等采用KASP標(biāo)記檢測技術(shù)明確了長江上游麥區(qū)品種的品質(zhì)現(xiàn)狀，指導(dǎo)了下一步的品質(zhì)育種工作[8];王君嬋等采用KASP標(biāo)記檢測技術(shù)解析了揚(yáng)麥系列品種的適應(yīng)性、綜合抗性和品質(zhì)等重要性狀的基因組成[9];王志偉等采用KASP標(biāo)記檢測技術(shù)對云南小麥品種的抗病性、抗逆性、產(chǎn)量等相關(guān)目標(biāo)基因進(jìn)行了篩選，為云南小麥遺傳育種提供了種質(zhì)和檢測方法[10-12]。前人的研究都是對目標(biāo)基因型在多個(gè)品種間的分布進(jìn)行研究，但是對單個(gè)品種的多個(gè)目標(biāo)基因型檢測分析研究還比較少。本研究通過對小麥新品種漯麥18的適應(yīng)性、籽粒性狀、抗逆性和品質(zhì)多個(gè)重要性狀的基因進(jìn)行KASP標(biāo)記檢測，明確其含有的優(yōu)良基因，以期為進(jìn)一步應(yīng)用和改良提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

漯麥18是漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的弱春性中大穗型中晚熟小麥品種，以創(chuàng)新種質(zhì)4336為母本、廣適豐產(chǎn)品種周麥16為父本組配，用系譜法選育而成，具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、落黃好、根系發(fā)達(dá)、抗旱、抗倒性好等優(yōu)點(diǎn)，2012年通過國家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)種子制備 漯麥18于2017年10月在漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地種植3行區(qū)，行長2 m，行距0.25 m，每行播種20粒種子，2018年6月初收獲種子備用。

1.2.2 基因組DNA提取 挑選飽滿度好、無破損的當(dāng)季收獲的小麥種子30粒，在鋪有吸水濾紙的培養(yǎng)皿中保濕培養(yǎng)、催芽，取萌芽7 d后的幼苗葉片，采用十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）法提取總DNA備用。

1.2.3 KASP標(biāo)記檢測 KASP標(biāo)記檢測工作于2018年12月委托中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所何中虎老師課題組進(jìn)行。試驗(yàn)對11個(gè)適應(yīng)性相關(guān)基因（表1）、16個(gè)籽粒性狀相關(guān)基因（表2）、10個(gè)抗逆性相關(guān)基因（表3）和5個(gè)品質(zhì)相關(guān)基因（表4）進(jìn)行檢測。KASP標(biāo)記檢測參考Rasheed等所用的方法[13-14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 適應(yīng)性相關(guān)基因的KASP標(biāo)記檢測

適應(yīng)性相關(guān)基因檢測結(jié)果（表1）表明，漯麥18的株高基因型為Rht-B1a、Rht-D1b，含有1個(gè)矮稈基因型Rht-D1b;具有2個(gè)光周期不敏感早開花等位基因型為Ppd-A1a、Ppd-B1a，增強(qiáng)了其適應(yīng)性;2個(gè)冬性等位基因型vrn-A1、vrn-B3（CS），2個(gè)春性等位基因型Vrn-D1、Vrn-B1a，2個(gè)長春化等位基因2147-type、Jagger。

2.2 籽粒性狀相關(guān)基因的KASP標(biāo)記檢測

籽粒性狀相關(guān)基因檢測結(jié)果（表2）表明，漯麥18聚合了10個(gè)高粒質(zhì)量微效基因，等位基因型分別為TaGS2-A1b、TaGS-D1a、TaCKX-D1a、TaTGW6-A1a、Hap-6A-A、TaTGW-7Aa、Hap-T、Hap-2、TaGS5-A1b、Hap-6B-1。

2.3 抗逆性相關(guān)基因的KASP標(biāo)記檢測

抗逆性相關(guān)基因檢測結(jié)果（表3）表明，漯麥18具有一定的抗穗發(fā)芽能力，聚合了主效基因Vp-B1、PHS_646和微效基因TaSdr-B1，等位基因型分別為Vp-B1c、RioBlanceo type和TaSdr-B1b。漯麥18抗旱能力突出，聚合了1-feh-w3、CWI-4A和CWI-5D等3個(gè)微效基因，等位基因型分別為Westonia type、 Hap-4A-C、Hap-5D-C。

2.4 品質(zhì)相關(guān)基因的KASP標(biāo)記檢測

品質(zhì)相關(guān)基因檢測結(jié)果（表4）表明，漯麥18聚合2個(gè)高分子量麥谷蛋白亞基基因Glu-A1和 Glu-D1，等位基因型為1和5+10。漯麥18籽粒商品性好，白粒、半角質(zhì)，含有一個(gè)硬質(zhì)等位基因型Pinb-D1b和軟質(zhì)等位基因型Pina-D1a和Pinb-B2a。

3 結(jié)論與討論

漯麥18株高適中，抗倒性好[2]，具有矮稈基因Rht-D1b，是黃淮麥區(qū)小麥品種的主要矮稈基因型[15]。光周期基因Ppd-A1、Ppd-B1和Ppd-D1所有a等位基因型均為不敏感型，抽穗開花較早，具有更廣的適應(yīng)性[9]，漯麥18具有Ppd-A1a和 Ppd-B1a 基因型，適應(yīng)性較廣。春化作用相關(guān)基因Vrn-A1、Vrn-B1 和Vrn-D1為3個(gè)等位基因，任何一個(gè)為顯性時(shí)即表現(xiàn)為春性，只有3個(gè)基因全為隱性時(shí)表現(xiàn)冬性[16]，漯麥18只有Vrn-D1表現(xiàn)為顯性，屬于長春化弱春性品種，這在今后的品種改良中具有較強(qiáng)的可塑性。小麥粒質(zhì)量是受多基因控制的數(shù)量性狀[17]，聚合多個(gè)有利基因能增加粒質(zhì)量和籽粒大小[9]，漯麥18聚合了10個(gè)高粒質(zhì)量或大籽粒微效基因，對產(chǎn)量三要素之一的千粒質(zhì)量提高作用顯著。小麥穗發(fā)芽抗性是多個(gè)主效基因和微效基因控制的復(fù)雜數(shù)量性狀[18]，漯麥18聚合了主效基因Vp-B1、PHS_646和微效基因TaSdr-B1，漯麥18是在黃淮麥區(qū)南部的漯河市選育，對于部分年份小麥成熟期遇雨能夠很好地抵抗小麥穗發(fā)芽。同時(shí)漯麥18聚合了1-feh-w3、CWI-4A和CWI-5D等3個(gè)抗旱微效基因，這可能遺傳自多生態(tài)遺傳背景創(chuàng)新種質(zhì)4336，有待進(jìn)一步研究。漯麥18是品質(zhì)優(yōu)良，屬于中強(qiáng)筋小麥品種，攜帶優(yōu)質(zhì)高分子量麥谷蛋白亞基1、2*和5+10，同時(shí)攜帶籽粒硬度基因型Pinb-D1b，具有較好的商品性。漯麥18聚合多個(gè)小麥重要性狀的優(yōu)良基因，可作為豐富黃淮麥區(qū)遺傳基礎(chǔ)優(yōu)異的親本種質(zhì)資源。

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